JP5350328B2 - Distance sensor and control method - Google Patents

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Description

本発明は、送信波と反射波との位相差に基づいて測定対象物までの計測距離を算出する距離センサ等に関する。   The present invention relates to a distance sensor that calculates a measurement distance to a measurement object based on a phase difference between a transmitted wave and a reflected wave.

位相方式の距離センサでは、送信波と、この送信波が測定対象物で反射された反射波との位相差から、測定対象物までの距離を算出する(例えば、特許文献1参照)。   In the phase-type distance sensor, the distance to the measurement object is calculated from the phase difference between the transmission wave and the reflected wave reflected by the measurement object (see, for example, Patent Document 1).

特開平8−86872号公報JP-A-8-88672

位相方式の距離センサでは、送信波の周波数によって計測可能な最大距離(いわゆる「距離レンジ」)が決まる。具体的には、低周波数であるほど、波長が長いため、距離レンジが大きくなる。その一方、高精度に距離を計測するためには、送信波の周波数を高周波とする必要がある。つまり、測定対象物までの実際の距離によって、当該距離を測定可能であるとともに、測定精度が最も良いと思われる距離レンジは異なる。そこで、如何にして距離レンジを切り替えるか、また、如何にして適切な距離レンジを検出するかが問題である。   In a phase-type distance sensor, the maximum distance (so-called “distance range”) that can be measured is determined by the frequency of the transmission wave. Specifically, the lower the frequency, the longer the wavelength, and the greater the distance range. On the other hand, in order to measure the distance with high accuracy, it is necessary to set the frequency of the transmission wave to a high frequency. That is, depending on the actual distance to the object to be measured, the distance can be measured, and the distance range considered to have the best measurement accuracy differs. Therefore, how to switch the distance range and how to detect an appropriate distance range are problems.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、位相方式の距離センサにおける新たな距離レンジの切り替えを実現することである。また、第2の目的は、適切な距離レンジの検出を可能とすることである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize switching of a new distance range in a phase-type distance sensor. The second purpose is to enable detection of an appropriate distance range.

上記課題を解決するための第1の形態は、
所定の基準周波数のクロック信号(例えば、図3のクロック信号F1)を分周する分周比を変更可能な分周器(例えば、図3の分周器4)を有し、前記分周器で分周された分周信号から送信波を生成して送信する送信部(例えば、図3の発光部6)と、
前記送信波の反射波を受信する受信部(例えば、図3の受光部16)と、
前記分周器の分周比を変更制御することで前記送信波の波長を変化させ、前記送信波と前記反射波との位相差に基づいて測定対象物までの計測距離を算出する制御部(例えば、図3の制御部30)と、
を備えた距離センサ(例えば、図3の距離センサ100)である。
The first form for solving the above problem is
A frequency divider (for example, frequency divider 4 in FIG. 3) capable of changing a frequency dividing ratio for dividing a clock signal having a predetermined reference frequency (for example, clock signal F1 in FIG. 3); A transmission unit (for example, the light emitting unit 6 in FIG. 3) that generates and transmits a transmission wave from the frequency-divided signal divided by
A receiving unit (for example, the light receiving unit 16 in FIG. 3) that receives a reflected wave of the transmission wave;
A control unit that changes the wavelength division ratio of the frequency divider to change the wavelength of the transmission wave, and calculates a measurement distance to the measurement object based on a phase difference between the transmission wave and the reflected wave ( For example, the control unit 30) of FIG.
Is a distance sensor (for example, the distance sensor 100 of FIG. 3).

この第1の形態によれば、送信波と反射波との位相差に基づいて測定対象物までの計測距離を算出する距離センサにおいて、所定の基準周波数のクロック信号を分周した分周信号から送信波が生成されるが、このクロック信号を分周する分周器の分周比が変更制御される。このように、分周器の分周比を変更制御するだけで、送信波の周波数、すなわち距離レンジを簡単に変更できる。また、分周器の分周比を変更制御すれば良いため、送信波用の発振器は、発振周波数が固定である1つの発振器のみで済む。   According to the first aspect, in the distance sensor that calculates the measurement distance to the measurement object based on the phase difference between the transmitted wave and the reflected wave, the frequency signal is obtained by dividing the clock signal having a predetermined reference frequency. Although a transmission wave is generated, the frequency division ratio of the frequency divider that divides the clock signal is changed and controlled. As described above, the frequency of the transmission wave, that is, the distance range can be easily changed only by changing and controlling the frequency dividing ratio of the frequency divider. Further, since it is only necessary to change and control the frequency division ratio of the frequency divider, only one oscillator having a fixed oscillation frequency is required as the transmission wave oscillator.

第2の形態として、第1の形態の距離センサであって、
分周比毎に当該分周比とした場合の計測に好適な好適距離範囲が予め定められており(例えば、図5の分周比切替テーブル32)、
前記制御部は、前記分周比が、前記計測距離を含む前記好適距離範囲に対応する分周比となるように、前記分周比の変更制御と前記距離の算出とを繰り返し行う、
距離センサを構成しても良い。
As a second form, the distance sensor of the first form,
A suitable distance range suitable for measurement when the division ratio is used for each division ratio is determined in advance (for example, the division ratio switching table 32 in FIG. 5).
The control unit repeatedly performs the change control of the division ratio and the calculation of the distance so that the division ratio becomes a division ratio corresponding to the suitable distance range including the measurement distance.
A distance sensor may be configured.

この第2の形態によれば、分周器の分周比毎に、当該分周比とした場合の計測に好適な好適距離範囲が予め定められており、分周比が計測距離を含む好適距離範囲に対応する分周比となるように、分周比の変更制御と距離の算出とが繰り返し行われる。つまり、算出された計測距離に応じて、好適と思われる距離レンジに変更される。   According to the second embodiment, a suitable distance range suitable for measurement when the frequency division ratio is set is determined in advance for each frequency division ratio of the frequency divider, and the frequency division ratio preferably includes the measurement distance. The division ratio change control and the distance calculation are repeatedly performed so that the division ratio corresponds to the distance range. That is, the distance range is changed to a suitable distance range according to the calculated measurement distance.

具体的には、第3の形態として、
前記制御部は、前記分周比を変更可能な最大値に変更して前記計測距離を仮算出し、当該仮算出した計測距離を含む前記好適距離範囲に対応する分周比に変更して前記計測距離を算出する、
距離センサを構成しても良い。
Specifically, as a third form,
The control unit temporarily calculates the measurement distance by changing the division ratio to a changeable maximum value, and changes the division ratio to a suitable division range including the provisionally calculated measurement distance. Calculate the measurement distance,
A distance sensor may be configured.

また、他の形態として、
所定の基準周波数のクロック信号を分周する分周比を変更可能な分周器を有し、前記分周器で分周された分周信号から送信波を生成して送信する送信部と、前記送信波の反射波を受信する受信部とを備えた距離計の制御方法であって、
前記分周比を変更可能な最大値に変更して前記計測距離を仮計測する仮計測ステップと、
前記仮計測ステップで仮計測された計測距離に基づいて前記分周比を変更して本計測する本計測ステップと、
を含む距離計の制御方法を構成しても良い。
As another form,
A transmitter having a frequency divider capable of changing a frequency dividing ratio for dividing a clock signal having a predetermined reference frequency, and a transmitter that generates and transmits a transmission wave from the frequency-divided signal divided by the frequency divider; A distance meter control method comprising a receiving unit that receives a reflected wave of the transmission wave,
A provisional measurement step of provisionally measuring the measurement distance by changing the division ratio to a maximum changeable value;
A main measurement step of performing main measurement by changing the division ratio based on the measurement distance temporarily measured in the temporary measurement step;
A distance meter control method including the above may be configured.

この第3の形態等によれば、分周器の分周比を変更可能な最大値に変更して計測距離を仮算出し、この仮算出した計測距離を含む好適距離範囲に対応する分周比に変更して、再度、計測距離を算出する。つまり、先ず、最大の距離レンジで仮計測を行った後、この仮計測での計測距離から、最適な距離レンジに変更して本計測を行う。これにより、効率良く適切な距離レンジを検出して計測を行うことができる。   According to the third aspect and the like, the measurement distance is provisionally calculated by changing the division ratio of the frequency divider to the maximum value that can be changed, and the frequency division corresponding to the preferred distance range including the provisionally calculated measurement distance Change to the ratio and calculate the measurement distance again. In other words, first, provisional measurement is performed in the maximum distance range, and then the measurement distance in the provisional measurement is changed to the optimum distance range to perform the main measurement. Thereby, an appropriate distance range can be detected efficiently and can be measured.

第4の形態として、第1〜第3の何れかの形態の距離センサであって、
前記受信部は、
所定の参照周波数の参照クロック信号(例えば、図3の参照クロック信号F2)を分周する参照信号分周器(例えば、図3の分周器10)と、
前記参照信号分周器で分周された参照分周信号を用いて、前記分周器で分周された分周信号の周波数をダウンコンバートする第1の周波数変換部(例えば、図3のミキサ12)と、
前記第1の周波数変換部による変換後の信号から、ダウンコンバートされた周波数帯域の信号を抽出する第1のフィルタ部(例えば、図3のLPF14)と、
前記参照分周信号を用いて、受信した前記反射波の周波数をダウンコンバートする第2の周波数変換部(例えば、図3のミキサ18)と、
前記第2の周波数変換部による変換後の信号から、ダウンコンバートされた周波数帯域の信号を抽出する第2のフィルタ部(例えば、図3のLPF20)と、
を有し、
前記制御部は、前記第1のフィルタ部による抽出後の信号を前記送信波、前記第2のフィルタ部による抽出後の信号を前記反射波として、両波の位相差に基づいて前記計測距離を算出する、
距離センサを構成しても良い。
As a fourth form, the distance sensor of any one of the first to third forms,
The receiver is
A reference signal frequency divider (for example, the frequency divider 10 in FIG. 3) that divides a reference clock signal (for example, the reference clock signal F2 in FIG. 3) having a predetermined reference frequency;
A first frequency converter (for example, the mixer of FIG. 3) that down-converts the frequency of the frequency-divided signal divided by the frequency divider using the reference frequency-divided signal frequency-divided by the reference signal frequency divider. 12)
A first filter unit (e.g., LPF 14 in FIG. 3) that extracts a down-converted frequency band signal from the signal converted by the first frequency conversion unit;
A second frequency converter (for example, the mixer 18 in FIG. 3) that down-converts the frequency of the received reflected wave using the reference divided signal;
A second filter unit (e.g., LPF 20 in FIG. 3) that extracts a down-converted frequency band signal from the signal converted by the second frequency conversion unit;
Have
The control unit uses the signal extracted by the first filter unit as the transmission wave and the signal extracted by the second filter unit as the reflected wave, and determines the measurement distance based on the phase difference between the two waves. calculate,
A distance sensor may be configured.

この第4の形態によれば、所定の参照周波数の参照クロック信号を分周した参照分周信号を用いて、分周器で分周された分周信号をダウンコンバートした信号を送信波とするとともに、この参照分周信号を用いて、反射波の周波数をダウンコンバートした信号を反射波として、この送信波と反射波との位相差に基づいて計測距離が算出される。つまり、送信波と反射波とのそれぞれを、同一の参照分周信号でダウンコンバートした信号の位相差に基づいて、計測距離が算出される。これにより、計測距離の算出精度を向上させることができる。   According to the fourth embodiment, a signal obtained by down-converting the frequency-divided signal divided by the frequency divider using the reference frequency-divided signal obtained by frequency-dividing the reference clock signal having a predetermined reference frequency is used as the transmission wave. At the same time, using this reference frequency-divided signal, a signal obtained by down-converting the frequency of the reflected wave is used as a reflected wave, and the measurement distance is calculated based on the phase difference between the transmitted wave and the reflected wave. That is, the measurement distance is calculated based on the phase difference of the signals obtained by down-converting the transmission wave and the reflected wave with the same reference frequency-divided signal. Thereby, the calculation accuracy of the measurement distance can be improved.

第5の形態として、第4の形態の距離センサであって、
前記参照信号分周器は分周比が変更可能であり、
前記制御部は、前記分周器の分周比と、前記参照信号分周器の分周比とを連動して変更制御する、
距離センサを構成しても良い。
As a fifth form, the distance sensor of the fourth form,
The reference signal divider can change a division ratio;
The control unit is configured to change and control the frequency division ratio of the frequency divider and the frequency division ratio of the reference signal frequency divider,
A distance sensor may be configured.

また、第6の形態として、第4又は第5の形態の距離センサであって、
前記第1及び第2のフィルタ部は、周波数の通過帯域を変更可能であり、
前記制御部は、前記分周器の分周比と、前記第1及び第2のフィルタ部の通過帯域とを連動して変更制御する、
距離センサを構成しても良い。
Further, as a sixth form, the distance sensor of the fourth or fifth form,
The first and second filter units can change the frequency passband;
The control unit changes and controls the frequency dividing ratio of the frequency divider and the passbands of the first and second filter units;
A distance sensor may be configured.

距離センサの概要図。The schematic diagram of a distance sensor. 送信周波数による測定精度の違いの説明図。Explanatory drawing of the difference in the measurement precision by a transmission frequency. 距離センサの構成図。The block diagram of a distance sensor. 送信信号及び受信信号のダウンコンバートによる測定精度の向上の説明図。Explanatory drawing of the improvement of the measurement precision by down-conversion of a transmission signal and a received signal. 分周比切替テーブルのデータ構成例。The data structural example of a division ratio switching table. 分周比と好適距離範囲との対応関係の一例。An example of the correspondence of a frequency division ratio and a suitable distance range. 距離計測処理のフローチャート。The flowchart of a distance measurement process. 他の距離計測処理のフローチャート。The flowchart of another distance measurement process. 送信周波数の半波長を超える距離の測定の説明図。Explanatory drawing of the measurement of the distance which exceeds the half wavelength of a transmission frequency. 分周比の可変の一例。An example of variable frequency division ratio.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明を適用した光波距離センサについて説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a lightwave distance sensor to which the present invention is applied will be described, but embodiments to which the present invention can be applied are not limited thereto.

[概要]
図1は、本実施形態における距離センサ100による距離計測の概要図である。この距離センサ100は、赤外線やレーザ光等の光波を用いた光波距離センサであり、位相方式によって測定対象物200までの距離Lを計測する。
[Overview]
FIG. 1 is a schematic diagram of distance measurement by the distance sensor 100 in the present embodiment. This distance sensor 100 is a light wave distance sensor using light waves such as infrared rays and laser light, and measures the distance L to the measuring object 200 by a phase method.

すなわち、図1(a)に示すように、光波である送信波を測定対象物200に向けて射出し、測定対象物200で反射された反射波を受信する。そして、図1(b)に示すように、この送信波と受信した反射波との遅れ時間tx(位相差)から、測定対象物200までの距離Lを算出する。測定対象物200までの距離Lは、L=(C・tx)/2、と算出される。ここで、「C」は光速であり、C≒3×10m/s、である。 That is, as shown in FIG. 1A, a transmission wave that is a light wave is emitted toward the measurement object 200, and the reflected wave reflected by the measurement object 200 is received. Then, as shown in FIG. 1B, the distance L to the measuring object 200 is calculated from the delay time tx (phase difference) between the transmitted wave and the received reflected wave. The distance L to the measurement object 200 is calculated as L = (C · tx) / 2. Here, “C” is the speed of light, and C≈3 × 10 8 m / s.

また、送信波と反射波との遅れ時間txから距離Lを算出するため、1つの送信周波数のみで距離Lを算出する場合には、遅れ時間txは、送信周波数の1周期以内である必要がある。このため、測定可能な最大距離Lm(いわゆる「距離レンジ」)は、理論的には、送信波の周波数fによって決まり、Lm=λ/2=C/(2・f)、となる。例えば、送信波の周波数を「50MHz」とすると、波長λは「6m」であり、測定可能な最大距離Lmは「3m」となる。   Further, in order to calculate the distance L from the delay time tx between the transmission wave and the reflected wave, when calculating the distance L with only one transmission frequency, the delay time tx needs to be within one cycle of the transmission frequency. is there. For this reason, the maximum measurable distance Lm (so-called “distance range”) is theoretically determined by the frequency f of the transmission wave and is Lm = λ / 2 = C / (2 · f). For example, when the frequency of the transmission wave is “50 MHz”, the wavelength λ is “6 m” and the maximum measurable distance Lm is “3 m”.

また、位相方式の距離センサによる測定距離Lの算出精度は、送信波の周波数によって異なり、具体的には、送信波の周波数が高いほど、算出精度が良い。   The calculation accuracy of the measurement distance L by the phase-type distance sensor differs depending on the frequency of the transmission wave. Specifically, the calculation accuracy is better as the frequency of the transmission wave is higher.

図2は、送信波の周波数の違いによる測定距離Lの算出精度の違いを説明するための図である。図中、上側は、周波数faの送信波及び受信波を示し、下側は、周波数faより高い周波数fb(=3・fa)の送信波及び受信波を示している。   FIG. 2 is a diagram for explaining the difference in calculation accuracy of the measurement distance L due to the difference in the frequency of the transmission wave. In the drawing, the upper side shows a transmission wave and a reception wave having a frequency fa, and the lower side shows a transmission wave and a reception wave having a frequency fb (= 3 · fa) higher than the frequency fa.

同じ距離Lを測定する場合、送信波の周波数fに関わらず、送信波と反射波との遅れ時間txは同じであるが、周波数fによって波長λが異なることにより、送信波と反射波との位相差φは異なる。具体的には、高周波であるほど、同じ遅れ時間txに相当する位相差φが大きくなる。図2では、周波数fbの場合の位相差φbのほうが、周波数faの場合の位相差φaよりも大きく、φb=3・φa、となっている。   When measuring the same distance L, the delay time tx between the transmission wave and the reflected wave is the same regardless of the frequency f of the transmission wave, but the wavelength λ differs depending on the frequency f. The phase difference φ is different. Specifically, the higher the frequency, the larger the phase difference φ corresponding to the same delay time tx. In FIG. 2, the phase difference φb at the frequency fb is larger than the phase difference φa at the frequency fa, and φb = 3 · φa.

二つの信号の位相差φを検出する場合、その位相差φが小さいほど、その検出誤差が発生し易い。つまり、送信波の周波数fが低周波であるほど、位相差φの検出誤差が発生し易く、測定距離Lの算出精度が低下する。逆に言えば、送信波の周波数fが高周波であるほど、位相差φの検出誤差が発生しにくく、測定距離Lの算出精度が向上する。   When detecting the phase difference φ between two signals, the smaller the phase difference φ, the easier the detection error. That is, as the frequency f of the transmission wave is lower, a detection error of the phase difference φ is more likely to occur, and the calculation accuracy of the measurement distance L is reduced. In other words, as the frequency f of the transmission wave is higher, the detection error of the phase difference φ is less likely to occur and the calculation accuracy of the measurement distance L is improved.

[構成]
図3は、本実施形態の距離センサ100の構成図である。図3に示すように、距離センサ100は、発振器2と、分周器4,10と、発光部6と、PLL8と、ミキサ12,18と、LPF14,20と、受光部16と、制御部30とを備えて構成される。
[Constitution]
FIG. 3 is a configuration diagram of the distance sensor 100 of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the distance sensor 100 includes an oscillator 2, frequency dividers 4 and 10, a light emitting unit 6, a PLL 8, mixers 12 and 18, LPFs 14 and 20, a light receiving unit 16, and a control unit. 30.

発振器2は、例えば、水晶振動子を有して構成され、基準周波数f1のクロック信号F1を生成する。この基準周波数f1は、例えば「50MHz」とされる。   For example, the oscillator 2 includes a crystal resonator and generates a clock signal F1 having a reference frequency f1. The reference frequency f1 is, for example, “50 MHz”.

分周器4は、発振器2から出力されたクロック信号F1の周波数f1を1/N分周し、送信信号Vとして出力する。この分周器4の分周比Nは、「N=2(nは正数)」であり、制御部30によって変更制御される。 The frequency divider 4 divides the frequency f1 of the clock signal F1 output from the oscillator 2 by 1 / N and outputs it as a transmission signal V T. The frequency division ratio N of the frequency divider 4 is “N = 2 n (n is a positive number)”, and is changed and controlled by the control unit 30.

発光部6は、例えば、レーザダイオード等の発光素子を有して構成され、分周器4から出力された送信信号Vの周波数で強度変調された光信号を、送信波として射出する。 Emitting unit 6 is composed of, for example, a light-emitting element such as a laser diode, an optical signal whose intensity is modulated at a frequency of the transmitted signal V T output from the frequency divider 4, and emits a transmission wave.

PLL8は、基準周波数f1より低い参照周波数f2の参照クロック信号F2を生成する。この参照周波数f2は、例えば、基準周波数f1が「50MHz」の場合には「49.9MHz」とされる。   The PLL 8 generates a reference clock signal F2 having a reference frequency f2 lower than the reference frequency f1. This reference frequency f2 is, for example, “49.9 MHz” when the reference frequency f1 is “50 MHz”.

分周器10は、PLL8で生成された参照クロック信号F2の周波数f2を1/N分周し、参照分周信号として出力する。この分周器10の分周比Nは、分周器4の分周比Nと同じであり、制御部30によって可変される。   The frequency divider 10 divides the frequency f2 of the reference clock signal F2 generated by the PLL 8 by 1 / N and outputs it as a reference frequency division signal. The frequency division ratio N of the frequency divider 10 is the same as the frequency division ratio N of the frequency divider 4 and is varied by the control unit 30.

ミキサ12は、分周器4から出力された送信信号Vと、分周器10から出力された参照分周信号とを合成(混合)して出力する。このミキサ12の出力信号には、送信信号Vと参照分周信号との差周波数及び和周波数「(f1±f2)/N」の信号が含まれる。 The mixer 12 includes a transmission signal V T output from the frequency divider 4, a reference frequency-divided signal output from the frequency divider 10 Synthesis (mixing) and outputs. The output signal of the mixer 12 includes a signal having a difference frequency and a sum frequency “(f1 ± f2) / N” between the transmission signal VT and the reference divided signal.

LPF14は、ミキサ12の出力信号に対して、所定の低帯域の信号を通過させ、帯域外の周波数成分を遮断し、送信変調信号Vsとして出力する。このLPF14のカットオフ周波数fcは、制御部30によって、送信信号Vと参照分周信号との差周波数「(f1−f2)/N」の信号成分を通過させ、和周波数「(f1+f2)/N」の信号成分は遮断させるよう、fc=2(f1−f2)/N、に設定される。つまり、LPF14から出力される送信変調信号Vsは、送信信号Vを、参照分周信号でダウンコンバートした信号である。 The LPF 14 passes a predetermined low-band signal with respect to the output signal of the mixer 12, cuts off a frequency component outside the band, and outputs the signal as a transmission modulation signal Vs. The cut-off frequency fc of the LPF 14 is passed through the signal component of the difference frequency “(f1−f2) / N” between the transmission signal VT and the reference frequency-divided signal by the control unit 30, and the sum frequency “(f1 + f2) / N ”is set to fc = 2 (f1−f2) / N so as to cut off the signal component. That is, the transmission modulation signal Vs output from the LPF 14 is a signal obtained by down-converting the transmission signal VT with the reference frequency-divided signal.

受光部16は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を有して構成され、受光した光信号を電気信号に変換し、受信信号Vとして出力する。 Light receiving unit 16 is configured, for example, a light receiving element such as a photodiode, and converts the received optical signal into an electric signal, and outputs as a reception signal V R.

ミキサ18は、受光部16から出力された受信信号Vと、分周器10から出力された参照分周信号とを合成(乗算)する。このミキサ18の出力信号には、受信信号Vと参照分周信号との和周波数及び差周波数「(f1±f2)/N」の信号が含まれる。 The mixer 18 synthesizes the received signal V R output from the light receiving unit 16, and a reference frequency-divided signal output from the divider 10 (multiplication). This output signal of the mixer 18 includes signals of the sum and difference frequencies between the reference frequency-divided signal and the received signal V R '(f1 ± f2) / N "is.

LPF20は、ミキサ18の出力信号に対して、所定の低帯域の周波数を通過させ、帯域外の周波数成分を遮断し、受信変調信号Vxとして出力する。このLPF20のカットオフ周波数fcは、制御部30によって、受信信号Vと参照分周信号との差周波数「(f1−f2)/N」の信号成分は通過させ、和周波数「(f1+f2)/N」の信号成分は遮断させるよう、fc=2(f1−f2)/N、に設定される。つまり、LPF20から出力される受信変調信号Vxは、受信波である受信信号Vを、参照分周信号でダウンコンバートした信号である。 The LPF 20 passes a predetermined low-band frequency with respect to the output signal of the mixer 18, cuts off a frequency component outside the band, and outputs it as a reception modulation signal Vx. Cut-off frequency fc of the LPF20 is, the control unit 30, the signal component of the difference frequency between the reference frequency-divided signal and the received signal V R '(f1-f2) / N "is passed, the sum frequency" (f1 + f2) / N ”is set to fc = 2 (f1−f2) / N so as to cut off the signal component. That is, the received modulated signal Vx output from the LPF20 the received signal V R is a received wave, a signal obtained by down-converting the reference frequency-divided signal.

制御部30は、CPU等の演算装置を有して構成され、測定対象物までの距離Lを計測する距離測定処理を実行する。この距離計測処理では、先ず、分周器4,10の分周比Nを、最大値Nmaxに設定する。また、設定した分周比Nに合わせて、LPF14,20のカットオフ周波数fcを設定する。カットオフ周波数fcは、fc=2(f1−f2)/N、で与えられる。   The control unit 30 includes an arithmetic device such as a CPU, and executes a distance measurement process for measuring the distance L to the measurement object. In this distance measurement process, first, the frequency division ratio N of the frequency dividers 4 and 10 is set to the maximum value Nmax. Further, the cut-off frequency fc of the LPFs 14 and 20 is set in accordance with the set frequency division ratio N. The cut-off frequency fc is given by fc = 2 (f1−f2) / N.

次いで、測定対象物までの距離Lを測定する。すなわち、送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの遅れ時間txを計測し、この時間差txから距離Lを算出し、初回測定距離Lxとする。計測距離Lは、L=(C/m)・tx)/2、で算出される。ここで、「m」は、m=f1/(f1−f2)、で与えられる。   Next, the distance L to the measurement object is measured. That is, the delay time tx between the transmission modulation signal Vs and the reception modulation signal Vx is measured, the distance L is calculated from this time difference tx, and is set as the initial measurement distance Lx. The measurement distance L is calculated by L = (C / m) · tx) / 2. Here, “m” is given by m = f1 / (f1−f2).

ここで、送信信号V及び受信信号Vではなく、送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの遅れ時間txを計測し、計測距離Lを算出することで、計測距離Lの測定精度(算出精度)を向上させることができる。 Here, instead of the transmission signal V T and the received signal V R, the delay time tx between the received modulated signal Vx and the transmission modulation signal Vs is measured, by calculating the measured distance L, the measurement accuracy (calculation of the measurement distance L Accuracy) can be improved.

図4は、送信信号V及び受信信号Vのダウンコンバートによる計測距離Lの測定精度の向上を説明するための図である。図中、上側は、送信信号V及び受信信号Vの信号波形を示し、下側は、送信変調信号Vs及び受信変調信号Vxの信号波形を示している。 Figure 4 is a diagram for explaining the improvement in measurement accuracy of the measurement distance L by the down-conversion of the transmission signal V T and the received signal V R. In the figure, the upper shows the signal waveform of the transmission signal V T and the received signal V R, the lower side shows the signal waveform of the modulated transmission signal Vs and the received modulation signal Vx.

図4に示すように、送信信号V及び受信信号Vの周波数は「f1/N」であり、送信変調信号Vs及び受信変調信号Vxの周波数は「(f1−f2)/N」である。つまり、送信変調信号Vs及び受信変調信号Vxは、それぞれ、送信信号V及び受信信号Vを1/m分周したことに相当する。但し、m=f1/(f1−f2)、である。言い換えれば、送信変調信号Vs及び受信変調信号Vxは、それぞれ、送信信号V及び受信信号Vを時間軸方向に「拡大」した信号、すなわち、光速cを低下させた信号に相当する。これに伴い、送信信号Vと受信信号Vとの時間遅れtxも「拡大」されている。 As shown in FIG. 4, the frequency of the transmitted signal V T and the received signal V R is "f1 / N", the frequency of the modulated transmission signal Vs and the received modulation signal Vx is the "(f1-f2) / N" . In other words, the modulated transmission signal Vs and the received modulation signal Vx, respectively, equivalent to the transmission signal V T and the received signal V R and 1 / m divider. However, m = f1 / (f1-f2). In other words, the modulated transmission signal Vs and the received modulation signal Vx, respectively, "expansion" signal of the transmission signal V T and the received signal V R in the time axis direction, i.e., corresponds to a signal with a reduced speed of light c. Accordingly, time delay tx of the transmit signal V T and the received signal V R has also been "expanded".

これにより、送信信号Vと受信信号Vとの時間遅れtx0に相当する送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの時間遅れtxを検出すれば良いので、遅れ時間txの検出精度が向上し、その結果、測定距離Lの算出精度が向上する。特に、遅れ時間txが小さいほど、その検出精度の向上が顕著である。 Thus, it is sufficient to detect the time delay tx of the transmit modulation signal Vs corresponding to the time lag tx0 the transmitting signal V T and the received signal V R and the received modulation signal Vx, it improves the detection accuracy of the delay time tx As a result, the calculation accuracy of the measurement distance L is improved. In particular, as the delay time tx is smaller, the detection accuracy is significantly improved.

続いて、制御部30内に記憶された分周比切替テーブル32に従って、この初回測定距離Lxに対応する最適な分周比Nを判断する。   Subsequently, the optimum frequency division ratio N corresponding to the initial measurement distance Lx is determined according to the frequency division ratio switching table 32 stored in the control unit 30.

図5は、分周比切替テーブル32のデータ構成の一例を示す図である。図5に示すように、分周比切替テーブル32は、距離センサ100に設定可能な分周比32aと、好適距離範囲32bとを対応付けて格納している。好適距離範囲32bを定める「e」は、測定距離Lに対して見込む誤差を表す誤差マージンであり、「0.0<e≦1.0」の値で、例えば距離センサ100の利用者によって任意に与えられる。例えば、誤差マージンe=0.9とは、測定距離Lに対して「10%(=0.1=1.0−0.9)」の誤差が含まれることを表す。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a data configuration of the frequency division ratio switching table 32. As shown in FIG. 5, the frequency division ratio switching table 32 stores a frequency division ratio 32 a that can be set in the distance sensor 100 and a suitable distance range 32 b in association with each other. “E” that defines the preferred distance range 32b is an error margin that represents an error to be estimated with respect to the measurement distance L, and is a value of “0.0 <e ≦ 1.0”. Given to. For example, the error margin e = 0.9 represents that an error of “10% (= 0.1 = 1.0−0.9)” with respect to the measurement distance L is included.

制御部30は、初回測定距離Lxが含まれる好適距離範囲に対応する分周比Nを、最適な分周比Nと判断する。そして、最適と判断した分周比Nに、分周器4,10の分周比Nを変更するとともに、変更後の分周比Nに合わせて、LPF14,20のカットオフ周波数fcを変更する。その後、送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの時間差Txを再計測し、測定対象物までの距離Lを再算出して、計測結果として出力する。   The control unit 30 determines that the frequency division ratio N corresponding to the preferred distance range including the initial measurement distance Lx is the optimum frequency division ratio N. Then, the frequency division ratio N of the frequency dividers 4 and 10 is changed to the frequency division ratio N determined to be optimal, and the cutoff frequency fc of the LPFs 14 and 20 is changed in accordance with the frequency division ratio N after the change. . Thereafter, the time difference Tx between the transmission modulation signal Vs and the reception modulation signal Vx is remeasured, the distance L to the measurement object is recalculated, and the measurement result is output.

分周比切替テーブル32で定められる「分周比N」と「好適距離範囲」の対応関係は、次のように決められる。   The correspondence relationship between the “frequency division ratio N” and the “preferred distance range” determined in the frequency division ratio switching table 32 is determined as follows.

図6は、分周比Nと好適距離範囲との対応関係の一例を示す図である。図6では、上から順に、誤差マージンe=1.0、誤差マージンe=0.9、誤差マージンe=0.5、のそれぞれの場合を示している。但し、設定可能な分周比Nは「N=1,2,4,8,16」であり、基準周波数f1は「f1=50MHz」であるとする。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the frequency division ratio N and the preferred distance range. FIG. 6 shows, in order from the top, cases of error margin e = 1.0, error margin e = 0.9, and error margin e = 0.5. However, the settable division ratio N is “N = 1, 2, 4, 8, 16”, and the reference frequency f1 is “f1 = 50 MHz”.

図6に示すように、設定可能な分周比Nそれぞれに、互いに重ならない好適距離範囲が対応付けられる。この好適距離範囲は、分周比Nの距離レンジと、距離センサ100による測定距離に対して見込む誤差とに応じて定められる。   As shown in FIG. 6, a suitable distance range that does not overlap each other is associated with each settable division ratio N. This preferred distance range is determined according to the distance range of the frequency division ratio N and the error expected for the distance measured by the distance sensor 100.

すなわち、誤差を見込まない場合(誤差マージンe=1.0)、ある分周比Nに対応する好適距離範囲は、この分周比Nでの距離レンジを最大値とし、その一段階下の分周比N(=N/2)での距離レンジを最小値とする範囲として定められる。   That is, when an error is not expected (error margin e = 1.0), the preferred distance range corresponding to a certain frequency division ratio N has a maximum distance range at the frequency division ratio N, and is one level lower than that. It is determined as a range in which the distance range at the circumferential ratio N (= N / 2) is the minimum value.

例えば、分周比N=16の距離レンジは「48m」であり、分周比N=8の距離レンジは「24m」である。従って、分周比N=16には「24〜48m」が好適距離範囲として対応付けられる。   For example, the distance range of the frequency division ratio N = 16 is “48 m”, and the distance range of the frequency division ratio N = 8 is “24 m”. Accordingly, “24 to 48 m” is associated with the frequency division ratio N = 16 as the preferred distance range.

同様に、分周比N=8には、「12〜24m」が好適距離範囲として対応付けられ、分周比N=4には、「6〜12m」が好適距離範囲として対応付けられ、分周比N=2には、「3〜6m」が好適距離範囲として対応付けられ、分周比N=1には、「0〜3m」が好適距離範囲として対応付けられる。   Similarly, “12 to 24 m” is associated with the frequency division ratio N = 8 as a suitable distance range, and “6 to 12 m” is associated with the frequency division ratio N = 4 as the suitable distance range. “3 to 6 m” is associated with the circumferential ratio N = 2 as a preferred distance range, and “0 to 3 m” is associated with the circumferential ratio N = 1 as the preferred distance range.

そして、誤差を見込む場合には、誤差を見込まない場合(誤差マージンe=1.0)での好適距離範囲の最小値及び最大値に誤差を、見込んだ値に変更した範囲となっている。   When the error is expected, the error is changed to the expected value in the minimum value and the maximum value of the preferable distance range when the error is not expected (error margin e = 1.0).

例えば、測定距離Lに対して「50%」の誤差を見込む場合には(誤差マージンe=0.5)、分周比N=16(最大値Nmax)については、誤差を見込まない場合の好適距離範囲の最小値である「24m」に対して「50%」の誤差を見込んだ「12m(=24−24×0.5)」を最小値とする。すなわち、分周比N=16には、好適距離範囲として「12〜48m」が対応付けられている。   For example, when an error of “50%” is expected with respect to the measurement distance L (error margin e = 0.5), the frequency division ratio N = 16 (maximum value Nmax) is preferable when no error is expected. “12 m (= 24−24 × 0.5)” that allows for an error of “50%” with respect to “24 m” that is the minimum value of the distance range is set as the minimum value. That is, “12 to 48 m” is associated with the frequency division ratio N = 16 as a preferable distance range.

その次に大きい分周比N=8(=16/2)については、分周比N=16の好適距離範囲と重ならないよう、好適距離範囲の最大値については、分周比N=16の最小値「12m」とし、最小値については、誤差を見込まない場合の最小値「12m」に対して、「50%」の誤差を見込んだ「6m(=12−12×0.5)」とする。すなわち、分周比N=8には、好適距離範囲として「6〜12m」が対応付けられている。   For the next largest division ratio N = 8 (= 16/2), the maximum value of the preferred distance range is set to the division ratio N = 16 so as not to overlap with the preferred distance range of the division ratio N = 16. The minimum value is “12 m”, and the minimum value is “6 m (= 12−12 × 0.5)” with an error of “50%” compared to the minimum value “12 m” when no error is expected. To do. That is, “6 to 12 m” is associated with the frequency division ratio N = 8 as the preferred distance range.

同様に、分周比N=4には、好適距離範囲として「3〜6m」が対応付けられ、分周比N=2には、好適距離範囲として「1.5〜3m」が対応付けられ、分周比N=1には、好適距離範囲として「0〜1.5m」が対応付けられている。   Similarly, the frequency division ratio N = 4 is associated with “3 to 6 m” as the preferred distance range, and the frequency division ratio N = 2 is associated with “1.5 to 3 m” as the suitable distance range. The frequency division ratio N = 1 is associated with “0 to 1.5 m” as a preferred distance range.

なおここで、誤差を見込んだ分周比Nと好適距離範囲との対応付けに、分周比Nの最大値Nmaxの好適距離範囲を優先させるのは、本実施形態における処理手順として、先ず、分周器4,10の分周比Nを最大値Nmaxに設定した後、最適な分周比Nを判断して変更するからである。   Here, as a processing procedure in the present embodiment, the priority distance range of the maximum value Nmax of the frequency division ratio N is given priority over the correspondence between the frequency division ratio N and the suitable distance range in which an error is expected. This is because, after setting the frequency division ratio N of the frequency dividers 4 and 10 to the maximum value Nmax, the optimum frequency division ratio N is judged and changed.

[処理の流れ]
図7は、制御部30が実行する距離計測処理の流れを説明するフローチャートである。図7によれば、制御部30は、先ず、分周器4,10それぞれの分周比Nを、最大値Nmaxに設定する(ステップA1)。また、設定した分周比Nに合わせて、LPF14,20それぞれのカットオフ周波数fcを設定する(ステップA3)。
[Process flow]
FIG. 7 is a flowchart for explaining the flow of the distance measurement process executed by the control unit 30. According to FIG. 7, the control unit 30 first sets the frequency division ratio N of each of the frequency dividers 4 and 10 to the maximum value Nmax (step A1). Further, the cutoff frequencies fc of the LPFs 14 and 20 are set in accordance with the set frequency dividing ratio N (step A3).

次いで、送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの遅れ時間tx(位相差)を計測し(ステップA5)、この遅れ時間txをもとに、初回測定距離Lxを算出する(ステップA7)。続いて、分周比切替テーブル32を参照して、算出した初回測定距離Lxに対応する最適な分周比Nを判定する(ステップA9)。そして、最適と判定した分周比Nに、分周器4,10それぞれの分周比Nを更新するとともに(ステップA11)、更新後の分周比Nに合わせて、LPF14,20それぞれのカットオフ周波数fcを更新する(ステップA13)。   Next, a delay time tx (phase difference) between the transmission modulation signal Vs and the reception modulation signal Vx is measured (step A5), and an initial measurement distance Lx is calculated based on the delay time tx (step A7). Subsequently, the optimum frequency division ratio N corresponding to the calculated initial measurement distance Lx is determined with reference to the frequency division ratio switching table 32 (step A9). Then, the frequency division ratio N of each of the frequency dividers 4 and 10 is updated to the frequency division ratio N determined to be optimal (step A11), and the LPFs 14 and 20 are cut in accordance with the frequency division ratio N after the update. The off frequency fc is updated (step A13).

その後、送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの遅れ時間txを再計測し(ステップA15)、この遅れ時間txをもとに、測定距離Lを再算出する(ステップA17)。   Thereafter, the delay time tx between the transmission modulation signal Vs and the reception modulation signal Vx is remeasured (step A15), and the measurement distance L is recalculated based on the delay time tx (step A17).

[作用・効果]
このように、本実施形態の距離センサ100は、発振器2が生成した基準クロック信号F1を1/N分周する分周器4の分周比Nと、PLL8が生成した参照クロック信号F2を1/N分周する分周器10の分周比Nとを可変として構成される。そして、距離計測を行う際には、先ず、分周器4,10それぞれの分周比Nを最大値Nmaxに設定し、このときに算出した測定距離Lxに応じて分周器4,10それぞれの分周比Nを最適な分周比Nに変更した後、再度、測定距離を算出する。これにより、測定対象物200までの実際の距離に応じた、適切な距離レンジの自動的な切り替えが実現される。
[Action / Effect]
As described above, the distance sensor 100 according to the present embodiment uses the frequency division ratio N of the frequency divider 4 that divides the reference clock signal F1 generated by the oscillator 2 by 1 / N and the reference clock signal F2 generated by the PLL 8 as 1. The frequency dividing ratio N of the frequency divider 10 that divides / N is variable. When performing distance measurement, first, the frequency division ratio N of each of the frequency dividers 4 and 10 is set to the maximum value Nmax, and each of the frequency dividers 4 and 10 is set according to the measurement distance Lx calculated at this time. After changing the frequency division ratio N to the optimum frequency division ratio N, the measurement distance is calculated again. Thereby, automatic switching of an appropriate distance range according to the actual distance to the measuring object 200 is realized.

[変形例]
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
[Modification]
It should be noted that embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

(A)分周比の切り替え
例えば、距離センサ100における分周器4,10それぞれの分周比Nの切り替えを、一段階ずつ小さくするように変更することにしても良い。
(A) Switching of frequency dividing ratio For example, switching of the frequency dividing ratio N of each of the frequency dividers 4 and 10 in the distance sensor 100 may be changed so as to be decreased step by step.

図8は、分周比Nを一段階ずつ変更する場合の距離計測処理のフローチャートである。図8に示すように、先ず、分周器4,10それぞれの分周比Nを、最大値Nmaxに設定するとともに(ステップB1)、この分周比Nに合わせて、LPF14,20それぞれのカットオフ周波数fcを設定する(ステップB3)。   FIG. 8 is a flowchart of the distance measurement process when the frequency division ratio N is changed step by step. As shown in FIG. 8, first, the frequency division ratio N of each of the frequency dividers 4 and 10 is set to the maximum value Nmax (step B1), and the LPFs 14 and 20 are cut in accordance with this frequency division ratio N. The off frequency fc is set (step B3).

次いで、このときの送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの遅れ時間txを検出し(ステップB5)、検出した遅れ時間txをもとに、測定対象物までの測定距離Lxを算出する(ステップB7)。そして、現在の分周比Nが「2」以上であり(ステップB9:YES)、且つ、算出した測定距離Lxが、現在の分周比Nに対応する好適距離範囲の最小値「(N/2)・Lmin・e」以下ならば(ステップB11:YES)、分周比Nを、一段階小さくするように変更する(ステップB13)。その後、ステップB3に戻り、同様に、測定対象物までの測定距離を再算出する。   Next, the delay time tx between the transmission modulation signal Vs and the reception modulation signal Vx at this time is detected (step B5), and the measurement distance Lx to the measurement object is calculated based on the detected delay time tx (step B5). B7). Then, the current frequency division ratio N is “2” or more (step B9: YES), and the calculated measurement distance Lx is the minimum value “(N / 2) · Lmin · e ”or less (step B11: YES), the frequency division ratio N is changed to be decreased by one step (step B13). Thereafter, the process returns to step B3, and similarly, the measurement distance to the measurement object is recalculated.

一方、現在の分周比Nが「1」となった場合(ステップB9:NO)、或いは、算出した測定距離Lxが、現在の分周比Nに対応する好適距離範囲の最小値「(N/2)・Lmin・e」より大きいならば(ステップB11:NO)、現在の分周比Nが好適な分周比Nであると判断して(ステップB15)、最後に算出した測定距離Lxを、測定結果として出力する。   On the other hand, when the current frequency division ratio N becomes “1” (step B9: NO), or the calculated measurement distance Lx is the minimum value “(N of the preferred distance range corresponding to the current frequency division ratio N” / 2) · Lmin · e ”(step B11: NO), it is determined that the current division ratio N is a suitable division ratio N (step B15), and the measurement distance Lx calculated at the end is determined. Is output as a measurement result.

例えば、短い距離Lを計測する場合には、最大分周比Nmaxでの測定距離Lの算出誤差が大きいことが予想され、最適な分周比Nを誤って検出する可能性が生じ得る。そこで、このように距離レンジを一段階ずつ下げるように分周比Nを変更することで、最適な分周比Nの検出をより正確に行い、測定距離Lの算出誤差を軽減することができる。 For example, when measuring a short distance L, it is expected that the calculation error of the measurement distance L at the maximum frequency division ratio Nmax is large, and there is a possibility that the optimum frequency division ratio N is erroneously detected. Therefore, by changing the division ratio N so that the distance range is lowered step by step in this way, the optimum division ratio N can be detected more accurately and the calculation error of the measurement distance L can be reduced. .

また更に、この場合、距離レンジを一段階ずつ下げるように分周比Nを変更することで、送信信号Vの半波長λ/2を超える距離Lについても測定することができ、より高精度な距離計測が実現される。 Furthermore, in this case, the distance range by changing the frequency division ratio N to decrease by one step, can also be measured for the distance L exceeding the half-wavelength lambda / 2 of the transmission signal V T, more accurate Distance measurement is realized.

図9は、送信信号Vの半波長λ/2を超える距離Lの測定を説明するための図である。図中、上側は、送信信号Vの周波数f1/Nを「周波数fa(波長λa)」とした場合を示し、下側は、送信信号Vの周波数f1/Nを、周波数faより高い「周波数fb(波長λb)」とした場合を示している。 Figure 9 is a diagram for explaining the measurement of the distance L exceeding the half-wavelength lambda / 2 of the transmission signal V T. In the figure, upper, a frequency f1 / N of the transmission signal V T shows the case of the "frequency fa (wavelength [lambda] a)", the lower side, the frequency f1 / N of the transmission signal V T, higher than the frequency fa " The frequency fb (wavelength λb) ”is shown.

上述のように、送信信号と受信信号との遅れ時間tx(位相差)から、測定対象物までの距離Lを測定するため、算出される距離Lは、L<λ/2、となる。つまり、実際の距離Lsを測定する場合、上側に示すように、Ls<(λa/2)、のとき、算出される距離Lは「Ls」であるが、下側に示すように、Ls>(λb/2)、のときに算出される距離Lは「Ls−λb/2」となる。   As described above, since the distance L to the measurement object is measured from the delay time tx (phase difference) between the transmission signal and the reception signal, the calculated distance L is L <λ / 2. That is, when the actual distance Ls is measured, as shown in the upper side, when Ls <(λa / 2), the calculated distance L is “Ls”, but as shown in the lower side, Ls> The distance L calculated at (λb / 2) is “Ls−λb / 2”.

しかし、距離レンジを一段階ずつ下げるように分周比Nを変更していく過程で、算出した測定距離Lxが、現在の分周比Nに対応する好適距離範囲内であるか否かを判定することで(図8のステップB11)、実際の距離Lsが、送信信号Vの半波長λ/2を超えるか否かを判定することができる。すなわち、実際の距離Lsが送信信号Vの半波長λ/2を超えない分周比Nの下限を判定することができる。そして、この下限を下回る分周比Nでの測定距離Lについては、そのときの送信信号Vの波長λ/2分の距離を加算して補正することで、より正確な測定距離Lを算出することが可能となる。 However, in the process of changing the frequency division ratio N so as to lower the distance range step by step, it is determined whether or not the calculated measurement distance Lx is within the preferred distance range corresponding to the current frequency division ratio N. to be in (step B11 in FIG. 8), the actual distance Ls is, it is possible to determine whether more than half wavelength lambda / 2 of the transmission signal V T. That is, it is the actual distance Ls to determine the lower limit of the frequency division ratio N does not exceed the half-wavelength lambda / 2 of the transmission signal V T. Then, the measurement distance L in the frequency division ratio N below this lower limit, it is corrected by adding the wavelength lambda / 2 minutes distance of the transmitted signal V T at that time, calculating a more accurate measurement distance L It becomes possible to do.

(B)分周比N
また、分周器4,10の分周比Nは同じでなくとも良い。この場合、送信波の周波数を決めるのは分周器4の分周比N1であるため、少なくとも、分周器4の分周比N1を測定距離Lxに応じて変更することで、最適な距離レンジに変更することができる。一方、分周器10の分周比N2は、送信信号Vと受信信号Vとの遅れ時間txの検出精度を向上させるためであるため、固定としても良いし、可変としても良い。
(B) Dividing ratio N
Further, the frequency division ratio N of the frequency dividers 4 and 10 may not be the same. In this case, since it is the frequency division ratio N1 of the frequency divider 4 that determines the frequency of the transmission wave, at least the frequency division ratio N1 of the frequency divider 4 is changed according to the measurement distance Lx, so that the optimum distance is obtained. Can be changed to range. On the other hand, the division ratio N2 of the frequency divider 10, since the transmission signal V T and the delay time between the received signal V R is to improve the detection accuracy of tx, it may be fixed or may be variable.

分周器10の分周比N2を固定とする場合には、分周器10から出力される参照分周信号によって受信信号Vをダウンコンバートするため、分周器4の分周比N1の最大値を「N1max」としたとき、(f1/N1max)>(f2/N2)、を満たすように分周器10の分周比N2を定める。 Min when the frequency dividing ratio N2 and fixed the frequency divider 10, a frequency divider 10 for down-converting the received signal V R by the reference divider signal outputted from the frequency divider 4 dividing ratio N1 When the maximum value is “N1max”, the frequency division ratio N2 of the frequency divider 10 is determined so as to satisfy (f1 / N1max)> (f2 / N2).

また、分周器10の分周比N2を可変とする場合にも、同様に、(f1/N1)>(f2/N2)、を満たすように可変する。この場合、例えば図10に示すように、送信変調信号Vs及び受信変調信号Vxの周波数が常に一定となるように、分周器10の分周比N2を可変することにしても良い。送信変調信号Vsと受信変調信号Vxとの周波数が常に一定とすることで、制御部30での位相差の検出(遅れ時間tx)の検出、並びに、測定距離Lの算出にかかる処理を画一化でき、処理演算を簡単化できる。   Similarly, when the frequency division ratio N2 of the frequency divider 10 is made variable, it is similarly changed so as to satisfy (f1 / N1)> (f2 / N2). In this case, for example, as shown in FIG. 10, the frequency division ratio N2 of the frequency divider 10 may be varied so that the frequencies of the transmission modulation signal Vs and the reception modulation signal Vx are always constant. By making the frequency of the transmission modulation signal Vs and the reception modulation signal Vx constant at all times, the control unit 30 can detect the phase difference (delay time tx) and process the calculation of the measurement distance L. And processing operations can be simplified.

(C)距離センサ
また、上述の実施形態では、距離センサ100を光波距離センサとしたが、例えば、電磁波や超音波を用いた距離センサ等、位相方式の距離センサであれば、同様に本発明を適用可能である。
(C) Distance sensor In the above-described embodiment, the distance sensor 100 is a light wave distance sensor. However, if the distance sensor is a phase type distance sensor such as a distance sensor using electromagnetic waves or ultrasonic waves, the present invention is similarly applied. Is applicable.

100 距離センサ
2 発振器、4,10 分周器、6 発光部、8 PLL
12,18 ミキサ、14,20 LPF、16 受光部
200 測定対象物
100 Distance Sensor 2 Oscillator, 4,10 Frequency Divider, 6 Light Emitting Unit, 8 PLL
12, 18 Mixer, 14, 20 LPF, 16 Light receiver 200 Measurement object

Claims (3)

所定の基準周波数のクロック信号を分周する分周比を変更可能な分周器を有し、前記分周器で分周された分周信号から送信波を生成して送信する送信部と、
前記送信波の反射波を受信する受信部と、
前記分周器の分周比を変更制御することで前記送信波の波長を変化させ、前記送信波と前記反射波との位相差に基づいて測定対象物までの計測距離を算出する制御部と、
を備え
前記制御部は、前記分周比を徐々に下げる制御を行いつつ、前記送信波と前記反射波との位相差に基づく距離が前記送信波の半波長を超えるか否かを判定し、当該半波長を超えたと判定された場合に、当該時点の前記送信波と前記反射波との位相差に基づく距離に、当該半波長の距離を加算して前記計測距離を算出する、
距離センサ。
A transmitter having a frequency divider capable of changing a frequency dividing ratio for dividing a clock signal having a predetermined reference frequency, and a transmitter that generates and transmits a transmission wave from the frequency-divided signal divided by the frequency divider;
A receiver for receiving a reflected wave of the transmission wave;
A control unit that changes a wavelength of the transmission wave by changing and controlling a frequency division ratio of the frequency divider, and calculates a measurement distance to a measurement object based on a phase difference between the transmission wave and the reflected wave; ,
Equipped with a,
The control unit determines whether or not a distance based on a phase difference between the transmission wave and the reflected wave exceeds a half wavelength of the transmission wave while performing control to gradually reduce the frequency division ratio. When it is determined that the wavelength has been exceeded, the distance based on the phase difference between the transmitted wave and the reflected wave at that time is added to the distance of the half wavelength to calculate the measurement distance,
Distance sensor.
予め定められた分周比毎に当該分周比とした場合の計測に好適な好適距離範囲が予め定められており、
前記制御部は、前記予め定められた分周比に従って一段階ずつ分周比を下げる制御を行いつつ、前記送信波と前記反射波との位相差に基づく距離が現在の分周比に対応する前記好適距離範囲内か否かを判定していくことで当該距離が当該送信波の半波長を超えない前記分周比の下限を判定し、この下限を下回る分周比となった場合に当該距離が当該送信波の半波長を超えたと判定する、 請求項1に記載の距離センサ。
Every predetermined dividing ratio, a suitable suitable distance range for measurement in the case where with the division ratio is predetermined,
The control unit performs control to lower the division ratio step by step according to the predetermined division ratio, and the distance based on the phase difference between the transmission wave and the reflected wave corresponds to the current division ratio The lower limit of the division ratio is determined so that the distance does not exceed the half wavelength of the transmission wave by determining whether or not the preferred distance is within the range, and when the division ratio falls below the lower limit, The distance sensor according to claim 1, wherein the distance is determined to have exceeded a half wavelength of the transmission wave .
所定の基準周波数のクロック信号を分周する分周比を変更可能な分周器を有し、前記分周器で分周された分周信号から送信波を生成して送信する送信部と、前記送信波の反射波を受信する受信部とを備えた距離計の制御方法であって、
前記分周比を徐々に下げる制御を行いつつ、前記送信波と前記反射波との位相差に基づく距離が前記送信波の半波長を超えるか否かを判定し、当該半波長を超えたと判定された場合に、当該時点の前記送信波と前記反射波との位相差に基づく距離に、当該半波長の距離を加算して前記計測距離を算出する、ように前記距離計を制御する制御方法。
A transmitter having a frequency divider capable of changing a frequency dividing ratio for dividing a clock signal having a predetermined reference frequency, and a transmitter that generates and transmits a transmission wave from the frequency-divided signal divided by the frequency divider; A distance meter control method comprising a receiving unit that receives a reflected wave of the transmission wave,
While controlling to gradually reduce the frequency division ratio, it is determined whether the distance based on the phase difference between the transmitted wave and the reflected wave exceeds the half wavelength of the transmitted wave, and determined that the half wavelength has been exceeded. A control method for controlling the distance meter to calculate the measurement distance by adding the half-wave distance to the distance based on the phase difference between the transmitted wave and the reflected wave at that time .
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